DE19612439A1 - Halbleiterspeichervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterspeichervor­ richtung mit einer Vielzahl von auf einem Halbleitersubstrat an Kreuzungsstellen von Bitleitungen und Wortleitungen ange­ ordneten Speicherzellen, die zur Programmierung mit Datenin­ halten vermittels einer Wortleitungsansteuerschaltung und ei­ ner Bitleitungsansteuerschaltung ansteuerbar sind.

Eine solche Halbleiterspeichervorrichtung findet bevorzugt Anwendung in sogenannten Chipkarten, d. h. Ausweiskarten, Kre­ ditkarten, Buchungskarten und dergleichen, welche mit einem integrierten Schaltkreis mit einem Mikroprozessor ausgestat­ tet sind. Der Hersteller einer Chipkarte kann den Mikropro­ zessor mit einem fest gespeicherten Betriebssystem ausstat­ ten, welches grundlegende Funktionen übernimmt, beispielswei­ ses Prozeduren zum Vergleichen eines extern eingegebenen Codes mit einem gespeicherten Code und dergleichen. Die dem Mikroprozessor zugeordneten Speicher innerhalb der Chipkarte dienen außer zur Abspeicherung des Betriebssystems darüber hinaus zum Abspeichern bestimmter Anwendungen und Parameter, die beispielsweise zur Sicherheitsüberprüfung erforderlich sind und in jedem Fall geheimgehalten werden müssen. Eine derartige Chipkarte kann vielseitigen Anwendungen zugeführt werden, wenn herstellerseitig ein geeignetes Betriebssystem mit zugehörigen Programmen vorgesehen wird, bestimmte geeig­ nete Schnitt stellen vorgesehen werden und ein Speicher oder ein Speicherbereich für ein oder mehrere fremde Anwendungs­ programme reserviert wird. Auf diese Weise kann der Karten­ hersteller für den Anwender der Chipkarte einen Speicher oder Speicherbereich zur Einprogrammierung eines fremden Anwender­ programmes zur Verfügung stellen. In einem Anwenderprogramm können beispielsweise besondere Operationen festgelegt sein, die unabhängig vom Betriebssystem ablaufen und sich lediglich auf die besonderen Datenverarbeitungen des Anwenders bezie­ hen. Bei einer besonders vielseitig verwendbaren Ausgestal­ tung einer Chipkarte kann darüber hinaus vorgesehen sein, daß mehrere unterschiedliche Anwender unabhängig voneinander ihre entsprechenden Programme in die Chipkarte einspeichern.

In jedem Fall muß wie bei allen sicherheitskritischen Daten­ verarbeitungssystemen, welche beispielsweise zur Verarbeitung von vertraulichen oder geldwerten Daten dienen, ein besonde­ rer Schutz vor Datenmanipulation oder unbefugten Datenzugrif­ fen vorgesehen werden. Daher ist dafür zu sorgen, daß sicher­ heitsrelevante Daten, die Bestandteil des Betriebssystems oder auch der einzelnen Anwenderprogramme sind, vor unbefug­ tem Zugriff geschützt werden. Bei einer Kreditkarte als Bei­ spiel einer Chipkarte, welche eine integrierte Schaltung mit einem nichtflüchtigen Speicher (beispielsweise ein EEPROM oder ein ROM) und einen Mikroprozessor umfaßt, ist es zur Sicherung vor Manipulationen erforderlich, daß ein im nicht­ flüchtigen Speicher gespeichertes Anwenderprogramm nicht un­ kontrolliert auf andere Anwenderprogramme oder Betriebssy­ stemroutinen, die ebenfalls im nichtflüchtigen Speicher abge­ legt sind, zugreifen kann.

Die Verhinderung solcher Zugriffe kann durch eine Sicher­ heitsschaltung für die Speicherzugriffsüberwachung gewährlei­ stet werden, welche beispielsweise in der DE 41 15 152 A1 oder der US 5,452,431 bekannt geworden ist.

In der DE 41 15 152 A1 sind hierzu im wesentlichen drei un­ terschiedliche Maßnahmen erläutert. Bei einer ersten Maßnahme wird in der dargestellten Schaltung vor Ausführung des im EE- PROM gespeicherten Anwenderprogrammes die Adresse, bei der das Anwenderprogramm im Speicherbereich beginnt, in zwei Hilfsregistern gespeichert. Während der Programmausführung wird laufend der aktuelle Adressbuswert mit dem ersten Hilfs­ register, und der Programmzählerwert mit dem zweiten Hilfsre­ gister verglichen. Aus einem ersten Vergleich wird ermittelt, ob ein Anwenderprogramm aktiv ist. Aus einem zweiten Ver­ gleich wird geschlossen, ob gerade in einem für das Anwender­ programm zulässigen Adreßbereich gearbeitet wird. Für den Fall, daß ein Anwenderprogramm aktiv ist und nicht in einem zulässigen Bereich arbeitet, wird ein Reset-Signal im Mikro­ prozessor ausgelöst. Diese Maßnahme besitzt den Nachteil, daß die Schaltung zusätzliche Hilfsregister und Komparatoren für n Bits erfordert, wobei n die Adreßbusbreite darstellt. Bei einer zweiten Maßnahme wird vorgeschlagen, den Programmzähler und den Adressbuswert durch einen zusätzlich vorgesehenen Kontrollprozessor mit eigenem Speicher zu überwachen. Wie bei der ersten Maßnahme wird ein Reset-Signal ausgelöst, wenn ein Anwenderprogramm auf einen nicht zugelassenen Adressbereich zugreift. Diese Schaltung besitzt den Nachteil, daß ein zu­ sätzlicher Prozessor mit Speicher erforderlich ist. Bei einer dritten Maßnahme bzw. Schaltung besitzt jeder getrennt zu schützende Speicherbereich unterschiedliche höchstwertige Adressbits (Blockauswahl-Bits). Vor der Ausführung des in ei­ nem PROM-Block gespeicherten Anwenderprogrammes werden die Blockauswahl-Bits in einem Hilfsregister gespeichert. Während der Programmausführung werden laufend die höchstwertigen ak­ tuellen Adressbusbits in einem zweiten Hilfsregister gespei­ chert und mit dem ersten Hilfsregister verglichen. Bei unter­ schiedlichem Inhalt der Hilfsregister wird gefolgert, daß das aktive Anwenderprogramm unzulässigerweise einen anderen Pro­ grammspeicherbereich adressiert. In der Folge wird ein Reset- Signal ausgelöst. Diese Schaltung besitzt den Nachteil, daß bei einer kleinen Anzahl von Bits (beispielsweise zwei Bits) nur eine starre gleichmäßige, relativ grobe Blockunterteilung (von beispielsweise einem Viertel des Gesamtspeichers) mög­ lich ist. Weiterhin kann einem Fremdprogramm nur ein zusam­ menhängender Speicherbereich zugewiesen werden. Das Fremdpro­ gramm mit dem größten Programmspeicherbedarf bestimmt damit die Blockgröße auch für die anderen Fremdprogramme, so daß die Speicherausnutzung insgesamt ungünstig ist.

Die US 5,452,431 zeigt eine Sicherheitsschaltung für die Speicherzugriffsüberwachung insbesondere zur Anwendung bei Chipkarten, bei welcher der Speicherbereich des EEPROM in ei­ nen Abschnitt ZR ("Repertory Region") und einen Anwendungsab­ schnitt ZA ("Application Region"), sowie einen öffentlichen Abschnitt ZP ("Public Region") unterteilt ist. Die Ansteue­ rung der unterschiedlichen Speicherbereiche ZR, ZA und ZP er­ folgt getrennt vermittels einer Adreßsteuerschaltung derge­ stalt, daß jeweils bestimmte Adreßbereiche den einzelnen Speicherbereichen zugeordnet werden, also feste Adressgrenzen vorbestimmt werden. Die Befehle zum Schreiben, Lesen und Lö­ schen der jeweiligen Speicherbereiche können vermittels der Adresssteuerschaltung im vorgegebenen Rahmen gesperrt oder freigegeben werden. Der Nachteil dieser Schaltung liegt dar­ in, daß die Aufteilung des Speichers mit der Herstellung des EEPROM festliegt und vom Anwender nicht mehr geändert werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die mit einfachen Maßnahmen sicher­ stellt, daß seitens eines Fremdprogramms nur auf solche Spei­ cherbereiche zugegriffen werden kann, die ausdrücklich für einen Zugriff zugelassen sind, und die gleichzeitig eine fle­ xible Aufteilung der zugelassenen Speicherbereiche auf ver­ schiedene Anwendungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch eine Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß den Speicherzellen einer Wortleitung entlang einer Freigabebitleitung angeordnete und vermittels einer separat und unabhängig von der Bitleitungs­ ansteuerschaltung angeordneten und ansteuerbaren Freigabebit­ leitungsansteuerschaltung ansteuerbare Freigabespeicherzellen zugeordnet sind, die zur Freigabe der Speicherzellen einer vorbestimmten Wortleitung mit einem Freigabewert beaufschlag­ bar sind.

Die erfindungsgemäße Schaltung beruht auf einer besonderen Anordnung eines Halbleiterspeichers, welcher die einfache Überwachung der Speicherzugriffe und gleichzeitig eine flexi­ ble Aufteilung des Speichers bzw. der Speicherbereiche auf verschiedene Anwendungen erlaubt. Neben der Einstellung einer flexiblen Speichergröße bietet die Erfindung darüber hinaus den Vorteil einer freien absoluten Plazierung der zugewiese­ nen Speicherbereiche im Adreßraum der Anwenderprogramme, so daß eine optimale Ausnutzung des insbesondere bei Chipkarten nur begrenzt zur Verfügung stehenden Speicherangebots gewähr­ leistet ist. Gleichzeitig ermöglicht die Erfindung mit ver­ gleichsweise geringem schaltungstechnischen Zusatzaufwand si­ cheren Schutz vor unbefugter Datenmanipulation oder unbefug­ ten Datenzugriffen, wobei neben der Überwachung des Programm­ speichers auch eine Überwachung der Datenspeicher durchge­ führt werden kann.

Grundliegendes Prinzip der Erfindung ist die Erweiterung der Wortleitungen eines programmierbaren Halbleiterspeichers um m Bits, welche nicht im normalen Adressraum liegen, und welche Informationen über die Zugriffsrechte über die in den norma­ len Wortleitungsbits (page) gespeicherten Daten enthalten. Bei einer Anzahl von m Bits für die Freigabespeicherzellen können 2^m Anwendungen, d. h. Programm- bzw. Datenbereiche von­ einander getrennt zur Ausführung kommen.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann vorgese­ hen sein, daß die entlang der Kreuzungsstellen von Bitleitun­ gen und Wortleitungen angeordneten Speicherzellen und die entlang von Kreuzungsstellen von Wortleitungen und Freigabe­ bitleitungen angeordneten Freigabespeicherzellen vermittels einer in der Wortleitungsansteuerschaltung vorgesehenen Wort­ leitungstreiberschaltung gemeinsam angesteuert sind. Hierbei kann des weiteren zur Adressierung sowohl der Speicherzellen als auch der Freigabespeicherzellen eine gemeinsame Adressde­ koderschaltung vorgesehen sein.

Die Erfindung bezieht sich somit auf einen besonders struktu­ rierten Speicher, also keinen sogenannten Standardspeicher, bei dem neben Normalzellen die vorliegend als Freigabezellen bezeichneten Speicherzellen herstellerseitig vorgegeben sind, wobei die Freigabespeicherzellen mit den übrigen Wortlei­ tungstreibern gekoppelt sind; Wortleitungstreiber und Adreß­ dekoder sind somit gemeinsam für die Normalzellen und die Freigabezellen vorgesehen, wodurch sich eine erhebliche Flä­ chenersparnis ergibt. Die unterschiedliche Ansteuerung von Normal- und Freigabezellen erfolgt lediglich durch unter­ schiedliche Bitleitungen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß eine Mikroprozessorschaltung zur Ausführung eines Be­ triebssystemprogrammes und wenigstens eines Anwenderprogram­ mes vorgesehen ist, welche Mikroprozessorschaltung bei Aufruf bzw. Ausführung eines Initialisierungsprogrammes ein Steuer­ signal an die Freigabebitleitungsansteuerschaltung ausgibt, vermittels welchem ein dem Anwenderprogramm zugewiesener Speicherbereich der Halbleiterspeichervorrichtung aktivierbar ist. Die Freigabezellen der zusätzlich vorgesehenen Freigabe­ bitleitungen werden nicht auf normale Weise adressiert, son­ dern durch eine Initialisierungsschaltung gesetzt. Hierbei kann die Initialisierung beispielsweise so eingerichtet sein, daß sie nur einmal beim Laden des Betriebssystems möglich ist, und danach die Belegung der zusätzlichen Freigabezellen der Freigabebits nicht mehr veränderbar ist. Im Falle von ei­ nem zusätzlichen Freigabebit pro Seite (page), d. h. m = 1, können zwei Speicherbereiche getrennt werden, beispielsweise für zwei unterschiedliche Anwenderprogramme. Die Anzahl der Seiten, welche ein Anwenderprogramm belegt, kann hierbei be­ liebig wählbar sein. Ebenso kann die Plazierung der Anwender­ programme im Gesamtspeicherbereich flexibel eingestellt wer­ den, wobei auch eine ineinander verschachtelte Aufteilung der Speicherbereiche vorgenommen werden kann.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1A eine schematische Darstellung eines elektrisch pro­ grammierbaren und löschbaren Halbleiterspeichers zur Erläuterung der grundsätzlichen Wirkungsweise der Er­ findung;

Fig. 1B eine vereinfachte Blockdarstellung des in Fig. 1A dargestellten Halbleiterspeichers gemäß Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1A zeigt den Aufbau eines elektrisch veränderbaren Festwertspeichers 1 (EEPROM = Electrical Erasable Programma­ ble ROM), dessen Vorteil bekanntlich darin besteht, daß die integrierte Schaltung löschbar und wieder programmierbar ist, ohne daß sie aus dem Anwendergerät entfernt werden muß und daß sich jedes einzelne Byte des Speichers mehrmals getrennt löschen und einschreiben läßt. Die Löschung erfolgt durch ei­ nen elektrischen Impuls. Als Speicherelement dienen Zellen 2 mit einer Steuerelektrode und einer potentialungebundenen Zwischenelektrode, welche als Ladungsspeicher wirkt. Die Wir­ kungsweise derartiger Festwertspeicher ist grundsätzlich be­ kannt und soll hier nicht näher erläutert werden. Die norma­ len Speicherzellen 3 der Halbleiterspeichervorrichtung 1 sind in großer Anzahl an Kreuzungsstellen von Bitleitungen BL und Wortleitungen WL angeordnet und vermittels einer Wortlei­ tungsansteuerschaltung 4 und einer Bitleitungsansteuerschal­ tung 5 in der dem Fachmann geläufigen Weise ansteuerbar. Es ist ein Adressbus 6 und ein Datenbus 7 vorgesehen, auf dem die Adressen bzw. Daten zwischen den unterschiedlichen Schal­ tungsbestandteilen transportiert werden. Aus Gründen der ein­ facheren Darstellbarkeit ist für den Adressbus 6 und den Da­ tenbus 7 jeweils nur eine Leitung gezeigt, wobei tatsächlich eine Vielzahl von Leitungen, beispielsweise 16 Leitungen vor­ gesehen sind. Ebensogut kann das Bussystem aus nur einer Lei­ tung bestehen, wobei in diesem Fall die Adressen und Daten im Zeitmultiplexverfahren verarbeitet werden. In Fig. 1A sind aus der in der Regel großen Anzahl von Wortleitungen ledig­ lich vier Wortleitungen WL0 bis WL3, sowie lediglich vier Bitleitungen BL0 bis BL3 dargestellt. Die Bezugsziffer 8 be­ zeichnet schematisch einen Adressdekoder, dessen Aufbau und Wirkungsweise dem Fachmann ebenfalls geläufig ist und daher nicht näher erläutert werden soll.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung basiert auf einer speziellen Anordnung bzw. Konstruktion des Speichers 1 nach Fig. 1A und Fig. 1B, welche die einfache Überwachung der Speicherzugriffe und eine flexible Aufteilung des Speichers 1 auf verschiedene Anwendungen erlaubt. Grundlegendes Prinzip der Erfindung ist die Erweiterung der Speicher-Wortleitung um m Bits, welche nicht im normalen Adressraum liegen, und wel­ che Informationen über die Zugriffsrechte über die in den normalen Wortleitungsbits (Seiten bzw. pages) gespeicherten Daten enthalten. Hierzu sind m zusätzliche Bitleitungen 9 und 10 vorgesehen, die im folgenden als Freigabebitleitungen be­ zeichnet sind, und über eine Freigabebitleitungsansteuer­ schaltung 11 unabhängig von der (normalen) Bitleitungsansteu­ erschaltung 5 angesteuert werden können. An den Kreuzungs­ stellen der (normalen) Wortleitungen WL0 bis WL3 und den zu­ sätzlich vorgesehenen Freigabebitleitungen 9 und 10 sind Freigabespeicherzellen 12 vorgesehen, die sich im Aufbau und der Wirkungsweise von den normalen Speicherzellen 3 nicht zu unterscheiden brauchen und daher zusammen mit den normalen Speicherzellen 3 hergestellt werden können. In den Freigabe­ speicherzellen werden in der nachfolgend noch zu erläuternden Weise Freigabewerte zeitweise oder dauerhaft abgelegt, die zur Freigabe der (normalen) Speicherzellen 3 einer oder meh­ rerer vorbestimmter Wortleitungen WL0 bis WL3 dienen.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine einzige Freigabebitleitung 13 mit Freigabespei­ cherzellen 14 vorgesehen ist, d. h. m = 1. Die Dateninhalte der Freigabespeicherzellen 14 der einen Freigabebitleitung 13 sind nicht wie bei den (normalen) Speicherzellen 3 adressier­ bar, sondern werden durch eine in der Freigabebitleitungsan­ steuerschaltung 11 vorgesehene, in den Figuren nicht näher dargestellte Initialisierungsschaltung gesetzt. Die Initiali­ sierung kann hierbei beispielsweise so eingerichtet sein, daß sie nur einmal beim Laden des Betriebssystems möglich ist. Danach ist die Belegung der zusätzlichen Freigabebits (ein Bit pro Seite bzw. page) nicht mehr veränderbar. Bei einem Bit pro page (m = 1) können zwei Speicherbereiche 15 und 16 getrennt voneinander ausgewählt werden, beispielsweise für zwei unterschiedliche Anwenderprogramme. Die Anzahl der Sei­ ten (pages), welche ein Anwenderprogramm belegt, ist dabei beliebig wählbar. Ebenso ist die Plazierung der Anwenderpro­ gramme im Gesamtspeicherbereich flexibel, wobei diese auch in ineinander verschachtelte Speicherbereiche aufgeteilt sein können. Der Speicherbereich 15 wird beispielsweise durch Ein­ schreiben einer logischen Null in entsprechend zugeordnete Freigabespeicherzellen zugewiesen, während der Speicherbe­ reich 16 durch Einschreiben eines logischen Wertes Eins defi­ niert wird.

Dem Halbleiterspeicher 1 ist eine Mikroprozessorschaltung 17 zugeordnet, in welchem das Betriebssystem und die Anwender­ programme aufgerufen bzw. durchgeführt werden, und welcher über den Adressbus 6 und den Datenbus 7 mit weiteren Spei­ chern und Registern verbunden ist, beispielsweise RAM-, ROM-, oder EEPROM-Speichern, welche der Einfachheit halber einheit­ lich mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet sind. Das im Mikro­ prozessor 17 ablaufende Betriebssystem besitzt die höchste Hierarchiestufe, Anwenderprogramme sind demgegenüber unterge­ ordnet. Beim Aufruf eines Anwenderprogramms wird vom Mikro­ prozessor 17 ein Steuersignal gesetzt, welches auf einer Lei­ tung 19 liegt. Dieser Vorgang kann nur durch das Betriebssy­ stem ausgelöst werden. Auf diese Weise kann das Anwenderpro­ gramm nur in dem ihm zugewiesenen Speicherbereich aktiv sein. Das Steuersignal des Mikroprozessors 17 zeigt somit an, ob ein Anwenderprogramm aktiv ist. Ohne weitere Hilfsregister wird dieses Steuersignal in einfacher Weise mit dem aktuellen Extrabit der Freigabebitleitung 13 verglichen. Zu diesem Zweck ist eine Vergleichsschaltung mit einem Inverter 20 und einem UND-Gatter 21 vorgesehen, welche in der in Fig. 2 er­ sichtlichen Weise verschaltet sind. Eine Zwischenspeicherung der gesamten oder eines Teils der Adresse ist nicht erforder­ lich. Falls ein Anwenderprogramm aktiv ist, und auf einen un­ erlaubten Adreßbereich zugreift, wird ein Resetsignal auf der Leitung 22 im Mikroprozessor 17 ausgelöst. Es ist jedoch ebenso möglich, mit dem Steuersignal den Mikroprozessor nicht zurückzusetzen, sondern eine andere geeignete Aktion auszulö­ sen.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem gegenüber der ersten Ausführung in verallgemeinender Weise m zusätzliche Freigabebitleitungen 13 vorgesehen sind.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die m zusätzlichen Bits pro Wortleitung WL0 bis WL3 nicht normal adressierbar, sondern werden durch eine Initialisierungsschaltung gesetzt. Die Initialisierungsschaltung für die zusätzlichen Bits der Freigabebitleitungen kann beispielsweise innerhalb der Frei­ gabebitleitungsansteuerschaltung 11 (siehe Fig. 1A) inte­ griert sein. Die Initialisierung kann dabei wiederum so ein­ gerichtet sein, daß sie nur ein einziges Mal beim Laden des Betriebssystems möglich ist, und danach die Belegung der Freigabespeicherzellen der zusätzlichen Freigabebitleitungen nicht mehr veränderbar ist. Bei einer Anzahl von m Freigabe­ bitleitungen sind 2^m Programmbereiche separat für Anwender­ programme trennbar, wobei die Anzahl der Seiten (pages), wel­ che durch ein Anwenderprogramm belegt werden, beliebig wähl­ bar ist, und auch die Plazierung der Anwenderprogramme im Ge­ samtspeicherbereich flexibel eingestellt werden kann, insbe­ sondere auch in einer ineinander verschachtelten Aufteilung der Speicherbereiche. Wiederum besitzt das Betriebssystem die höchste Hierarchiestufe, Anwenderprogramme sind demgegenüber untergeordnet. Beim Aufruf eines Anwenderprogramms wird eine Gruppe von Steuersignalen bzw. ein Steuersignalvektor auf der Leitung 23 gesetzt, welcher Vorgang nur durch das Betriebssy­ stem ausgelöst werden kann. Auf diese Weise kann das jeweili­ ge Anwenderprogramm nur in dem ihm zugewiesenen Speicherbe­ reich aktiv sein. Der Steuersignalvektor des Mikroprozessors 17 zeigt hierbei an, welche der maximal möglichen 2^m Anwen­ dungen aktiv sind. Vor dem Start der jeweiligen Anwendung wird der der Anwendung zugeordnete m-Bitwert Y gesetzt. Der Wert Y wird bei jedem Speicherzugriff mit dem aktuellen zu­ sätzlichen Freigabebitinhalt x vermittels eines Komparators 24 verglichen. Gilt Y ungleich X, so liegt ein unerlaubter Zugriff vor, und es wird als Reaktion hierauf ein geeignetes Steuersignal, beispielsweise ein Reset-Signal auf der Leitung 25 erzeugt, welches den Mikroprozessor 17 zurücksetzt.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel durch einen zusätzlichen Speicher 26 erweitert ist, dem sogenannten Zu­ griffsrechttabellenspeicher. Wiederum sind die m zusätzlichen Freigabebits pro Wortleitung WL0 bis WL3 nicht auf normale Weise adressierbar, sondern werden durch eine Initialisie­ rungsschaltung gesetzt. Darüber hinaus wird die Belegung des Zugriffsrechtstabellenspeichers 26 in der Initialisierungs­ phase festgelegt. Die Initialisierungsschaltung für die zu­ sätzlichen Freigabebits kann beispielsweise wiederum inner­ halb der Freigabebitleitungsansteuerschaltung 11 integriert ausgebildet sein (siehe Fig. 1A). Die Initialisierung kann dabei ebenfalls so eingerichtet sein, daß sie nur einmal beim Laden des Betriebssystems möglich ist. Danach ist die Bele­ gung der zusätzlichen Freigabebits und des Zugriffsrechtsta­ bellenspeichers nicht mehr veränderbar. Bei m zusätzlichen Freigabebits sind wiederum 2^m Programmbereiche trennbar, wo­ bei die Anzahl der Seiten (pages), welche ein Anwenderpro­ gramm belegt, beliebig wählbar, die Plazierung der Programme im Gesamtspeicherbereich flexibel ist, und wiederum eine in­ einander verschachtelte Aufteilung der Speicherbereiche mög­ lich ist. Das Betriebssystem besitzt die höchste Hierarchie­ stufe, Anwenderprogramme sind untergeordnet. Bei Aufruf eines Anwenderprogramms wird ein Steuersignal gesetzt, bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wiederum eine Gruppe von Steuersignalen bzw. ein Steuersignalvektor. Dieser Vor­ gang kann nur durch das Betriebssystem ausgelöst werden, so daß auf diese Weise das Anwenderprogramm nur in dem ihm zuge­ wiesenen Speicherbereich aktiv sein kann. Der Steuersignal­ vektor des Mikroprozessors 17 zeigt wiederum an, welche der maximal möglichen 2^m Anwendungen aktiv ist. Vor dem Start der Anwendung wird der der Anwendung zugeordnete m-Bitwert Y ge­ setzt. Der Wert wird in der Zugriffsrecht-Tabelle des Spei­ chers 26 decodiert, welcher ein separater Speicher mit aller­ dings kleinerer Speicherzahl sein kann. Die der jeweiligen Anwendung Y zugeordneten k Einträge R1, . . . , Rk werden ver­ mittels dem Komparator 24 mit dem aktuell zusätzlichen Frei­ gabebitinhalt X verglichen. Gilt für sämtliche Ri, Ri un­ gleich X, so liegt ein unerlaubter Zugriff vor. Als Reaktion wird ein geeignetes Steuersignal, beispielsweise ein Reset- Signal auf der Leitung 25 erzeugt. Die Einführung des Zu­ griffsrechtstabellenspeichers 26 erlaubt eine beliebige Fest­ legung der gegenseitigen Zugriffsrechte der Anwendungen. Auf diese Weise ist es möglich, daß eine Anwendung A auf eine An­ wendung B zugreifen darf, nicht aber beispielsweise die An­ wendung B auf die Anwendung A.

Beim Aufruf von Anwenderprogrammen durch das Betriebssystem muß sichergestellt sein, daß die datenschützenden Prozessor­ steuersignale rechtzeitig beim Start der Anwendung gesetzt, und beim Verlassen der Anwendung wieder gelöscht werden. Dies kann beispielsweise folgendermaßen geschehen: Setzt das Be­ triebssystem die Steuersignale vor dem Sprung ins Anwender­ programm, so wird der Sprungbefehl als Teil des Anwenderpro­ gramms markiert. Ebenso kann der Mikroprozessor 17 den Sprungbefehl in den Anwenderprogrammbereich automatisch er­ kennen, und die entsprechenden Steuersignale setzen.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche die Festlegung der Aktionsrechte der Anwenderprogramme wie insbesondere hinsichtlich der Aktionen Lesen, Schreiben und Löschen ermöglicht. Zu diesem Zweck verfügt der Halblei­ terspeicher über eine Anzahl n von zusätzlichen Freigabebit­ leitungen 13a zur Festlegung der möglichen Aktionen, sowie einen über eine Leitung 30 mit den zusätzlichen n Freigabe­ bitleitungen 13a verbundenen Komparator 28, der über Leitun­ gen 27 und 29 mit dem Mikroprozessor 17 in Kontakt steht. Bei der Initialisierung wird durch entsprechendes Setzen der Freigabespeicherzellen der zusätzlichen Freigabebitleitungen 13a festgelegt, welche Aktionen ein Anwenderprogramm, d. h. Lesen, Schreiben oder Löschen in dem jeweils zugeteilten Speicherbereich ausführen darf. Bei einer Verletzung des Ak­ tionsstatus durch das Anwenderprogramm, welcher durch den Mi­ kroprozessor 17 durch das auf der Leitung 27 liegende Akti­ onsstatussignal angezeigt bzw. vorgegeben ist, kann durch das vom Komparator 28 auf der Leitung 29 ausgegebene Steuersignal beispielsweise ein Reset des Mikroprozessors 17 veranlaßt werden.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die gemäß Fig. 4 erläuterte Zugriffsrechttabelle 26 in schaltungstechnisch besonders einfacher Weise gleich in die Freigabespeicherzellen einer Anzahl von k Freigabebitlei­ tungen 13 (hierbei ist k gleich oder kleiner als m) inte­ griert ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vorteilhaften Merkmale aus den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 und Fig. 6 kombiniert.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung kann neben der Festle­ gung von Zugriffsrechten für Programmcode-Bereiche darüber hinaus auch eine Regelung des Zugriffs auf Datenspeicherbe­ reiche erfolgen.

Claims (11)

1. Halbleiterspeichervorrichtung mit einer Vielzahl von auf einem Halbleitersubstrat an Kreuzungsstellen von Bitleitungen und Wortleitungen angeordneten Speicherzellen (3), die zur Programmierung mit Dateninhalten vermittels einer Wortlei­ tungsansteuerschaltung (4) und einer Bitleitungsansteuer­ schaltung (5) ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Speicherzellen (3) einer Wortleitung (WL0 bis WL3) ent­ lang einer Freigabebitleitung (9, 10, 13) angeordnete und vermittels einer separat und unabhängig von der Bitleitungs­ ansteuerschaltung (5) angeordneten und ansteuerbaren Freiga­ bebitleitungsansteuerschaltung (11) ansteuerbare Freigabe­ speicherzellen (12, 14) zugeordnet sind, die zur Freigabe der Speicherzellen (3) einer vorbestimmten Wortleitung (WL0 bis WL3) mit einem Freigabewert beaufschlagbar sind.

2. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die entlang der Kreuzungsstellen von Bit­ leitungen und Wortleitungen angeordneten Speicherzellen (3) und die entlang von Kreuzungsstellen von Wortleitungen und Freigabebitleitungen (9, 10, 13) angeordneten Freigabespei­ cherzellen (12, 14) vermittels einer in der Wortleitungsan­ steuerschaltung (4) vorgesehenen Wortleitungstreiberschaltung gemeinsam angesteuert sind.

3. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Adressierung sowohl der Spei­ cherzellen (3) als auch der Freigabespeicherzellen (12, 14) eine gemeinsame Adreßdekoderschaltung vorgesehen ist.

4. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Freigabebitleitungsansteuer­ schaltung (11) eine Initialisierungsschaltung zur Festlegung der Freigabewerte der Freigabespeicherzellen (12, 14) einer Freigabebitleitung (9, 10, 13) besitzt.

5. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Mikroprozessorschaltung (17) zur Ausführung eines Betriebssystemprogrammes und wenigstens eines Anwenderprogrammes vorgesehen ist, welche Mikroprozes­ sorschaltung (17) bei Aufruf bzw. Ausführung eines Initiali­ sierungsprogrammes ein Steuersignal an die Freigabebitlei­ tungsansteuerschaltung (11) ausgibt, vermittels welchem ein dem Anwenderprogramm zugewiesener Speicherbereich (15, 16) der Halbleiterspeichervorrichtung (1) aktivierbar ist.

6. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von m Freigabebitlei­ tungen (9, 10, 12) für die frei wählbare Belegung einer An­ zahl von 2^m Programmbereichen von Speicherzellen (3) der Halbleiterspeichervorrichtung (1) vorgesehen ist.

7. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Zugriffsrechttabellenspeicher (26) für die Festlegung der Zugriffsrechte der 2^m Programmbereiche vorgesehen ist.

8. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß sie einen Bestandteil einer Mikro­ schaltung für eine Chipkarte darstellt.

9. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mikroprozessorschaltung (17) bei Aufruf bzw. Ausführung eines Anwenderprogrammes ein Steu­ ersignal über eine oder mehrere Steuerleitungen (19, 23) an einen Komparator (20, 21, 24) anlegt, der mit einer oder meh­ reren Freigabebitleitungen (13) verbunden ist, und seiner­ seits ein Steuersignal (22, 25) an den Mikroprozessor (17) ausgibt, falls das Anwenderprogramm eine Zugriffsrechtverlet­ zung oder Aktionsrechtverletzung bewirkt.

10. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Anzahl von n Frei­ gabebitleitungen zur Festlegung der möglichen Aktionen (insbesondere Lesen, Schreiben, Löschen) vorgesehen sind (Fig. 5).

11. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugriffsrechttabelle innerhalb einer Anzahl von k Freigabebitleitungen integriert ist (Fig. 6).